Von „Erntefaktoren“ und „Amortisationszeiten“ - scinexx | Das Wissensmagazin
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Von „Erntefaktoren“ und „Amortisationszeiten“

Wie effektiv ist die Stromerzeugung?

Die Wissenschaftler der RUB haben für verschiedene Anlagentypen an Land ganzheitliche energetische Betrachtungen angestellt, zum Beispiel für einen kleineren mit 500 kW (Typ E 40) Leistung und einen großen mit 1500 kW (Typ E 66) Leistung.

Eine 1500 kW-Windenergieanlage energetisch gesehen: Die Zahlen geben die kumulierten Primärenergieaufwendungen (in MWh) zum Bau der Anlage – unterteilt nach Baugruppen - an. Insgesamt werden für diese Windenergieanlage 3464 MWh Primärenergie benötigt, das ist genau so viel wie an Energie in rund 120 m3 Rohöl steckt – also über 17 große Tankwagen voll. © Enercon / RUBIN / RUB

Beide zeichnen sich von ihrer Bauform her dadurch aus, dass sie kein Getriebe enthalten. Die Anlagen werden mit Stahltürmen geliefert. Dabei variieren die Turmhöhen je nach Windgeschwindigkeit am jeweiligen Standort: In den Modellrechnung wird der Rotor bei der kleineren Anlage an der Küste in 44 Metern und im Binnenland in 65 Metern Höhe montiert (Nabenhöhe). Die größere Anlage hat dagegen eine Nabenhöhe von 67 Metern. Die Energieaufwendungen variieren, weil je nach Standort verschiedene Türme und Fundamente zum Einsatz kommen, weshalb z. B. unterschiedliche Transporte ablaufen.

Ebenso sind die durchschnittlichen Windgeschwindigkeiten an den verschiedenen Orten verschieden: Sie liegen zwischen knapp sechs Metern pro Sekunde und 7,3 Metern pro Sekunde. Dieser Unterschied klingt zwar gering, aber macht 80 Prozent mehr Stromerzeugung aus: Wenn sich die Windgeschwindigkeit verdoppelt, verachtfacht sich die erzeugte Menge Strom. Die Windgeschwindigkeit ist damit eine der wesentlichen Einflussgrößen in der Energiebilanz.

Die Wissenschaftler berücksichtigen auch die Energieaufwendungen für die Wartung der Anlagen, beispielsweise für Transporte und für die Herstellung von Verschleißteilen und Betriebsmitteln wie Rotorblättern, Komponenten der Steuerungs- und Regelungstechnik, Ölen und Fetten. Bei der Herstellung fallen einige Teile energetisch besonders ins Gewicht: So benötigt der Generator rund 20 Prozent der Gesamtaufwendungen an Energie. Aber auch der Turm, die restliche Gondel, das Fundament und die Rotorblätter sind energieaufwändige Bauteile.

Technische Daten der untersuchten Windkraftanlagen an Land. © RUBIN / RUB

Diesen „Kosten“ wird nun der Energiegewinn gegenübergestellt. Er ergibt sich daraus, dass die von der Windenergieanlage gelieferte Elektrizität nicht mit Kohle oder Öl erzeugt werden muss, also fossile Energieträger eingespart werden können. Zur methodisch sauberen Bilanzierung rechnen die Wissenschaftler auch hier alle Energieträger auf Primärenergie zurück, wobei der Mix der für die deutsche Stromerzeugung benötigten Primärenergieträger zugrunde gelegt wird.

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Als Bewertungsmaßstäbe haben sich die „Energetische Amortisationszeit“ und der daraus ableitbare „Erntefaktor“ herauskristallisiert. Die energetische Amortisationszeit ist die Zeit, die die Anlage in Betrieb sein muss, um ihren kumulativen Energieaufwand wieder „hereingespielt“ zu haben. Der Erntefaktor gibt das Verhältnis der „eingespielten“ zu der aufgewendeten Energiemenge über der Lebensdauer an. Je geringer die energetische Amortisationszeit und je größer der Erntefaktor sind, umso energetisch effektiver ist die Stromerzeugung mit Windenergieanlagen.

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Stand: 12.08.2005

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In den Schlagzeilen

Inhalt des Dossiers

Wie sauber sind die weißen Riesen?
Energiebilanzen von Windkraftanlagen

Windenergie: Viel Aufwand, geringe Ernte
Forscher erstellen Energiebilanzen

60 kWh für ein Kilogramm Rotorblatt
Auch die Weiterverarbeitung von Grundstoffen kostet Energie

Von „Erntefaktoren“ und „Amortisationszeiten“
Wie effektiv ist die Stromerzeugung?

Prädikat "gut"
Positive Bilanz für alle WEA

Mehr als nur Rotoren und Türme
Kurzinfo Windenergieanlagen

Solartechnik und Niedrigenergiehäuser im Test
Ganzheitliche Betrachtungen in anderen Sparten

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